北省城镇化与生态环境耦合关系时空演变研究

摘要以河北省为研究对象，构建城镇化与生态环境评价指标体系，运用耦合协调度模型定量分析2008—2019年城镇化与生态环境耦合关系时空演变特征。结果表明，城镇化与生态环境综合水平呈现上升趋势，社会城镇化对城镇化综合水平贡献度最大，生态环境压力与保护表现为先下降后上升，生态环境水平不断提高；到2019年，各地级市城镇化和生态环境水平分别处于较高水平和较优水平。耦合协调度不断提高，各地级市均步入协调发展阶段且多属于良好协调发展型，石家庄率先成为优质协调发展型城市。各地级市耦合协调度空间集聚现象显著，京津城市辐射作用明显，环京津周边城市发展迅速，空间差异逐渐消失。总体来看，河北省城镇化与生态环境耦合协调发展程度不断提升，京津冀协同发展有效促进了河北省城镇化与生态环境协调发展。

关键词城镇化；生态环境；耦合协调；时空演变；河北省

中图分类号X321文献标识码A

文章编号0517-6611（2023）11-0035-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.11.010开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on the Spatial and Temporal Evolution of the Coupling Relationship between Urbanization and Ecological Environment in Hebei Province

XIE Yi WANG He-feng CAO Yuan et al（1.School of Mining and Mapping Engineering，Hebei University of Engineering，Handan，Hebei 056038;2.Key Laboratory of Natural Resources Spatial Information，Handan，Hebei 056038）

AbstractTaking Hebei Province as the research object，an evaluation index system of urbanization and ecological environment was constructed. The coupling coordination degree model was used to quantitatively analyze the spatiotemporal evolution characteristics of the coupling relationship between urbanization and ecological environment from 2008 to 2019.The results showed that the integrated level of urbanization and ecological environment showed an upward trend，social urbanization contributed the most to the integrated level of urbanization，ecological environment pressure and protection showed first decline and then rise，and the ecological environment level kept improving;by 2019，the urbanization and ecological environment levels of each prefecture-level city were at a higher level and a better level，respectively. The degree of coupling and coordination was improving，and all prefecture-level cities were entering the stage of coordinated development and mostly belong to the good coordinated development type. Shijiazhuang has taken the lead in becoming a high-quality coordinated development city.The spatial clustering phenomenon of coupling and coordination degree of each prefecture-level city was remarkable，and the radiation effect of Beijing and Tianjin cities was obvious. Overall，the degree of coupled and coordinated development of urbanization and ecological environment in Hebei Province had been increasing，and the coordinated development of Beijing-Tianjin-Hebei had effectively promoted the coordinated development of urbanization and ecological environment in Hebei Province.

Key wordsUrbanization;Ecological environment;Coupling and coordination;Spatial and temporal evolution;Hebei Province

自改革开放以来，我国城镇化建设蹄疾步稳地向纵深推进，城镇化率从1978年的17.92%增至2020年的63.89%，大规模城镇化已成为各地发展趋势。随着我国不断完善城镇化发展战略，城镇化成为推动我国经济社会发展的巨大引擎，但同时也带来了环境污染、生态破坏以及资源短缺等生态环境问题，城镇化发展将受到阻碍。因此，如何推动城镇化与生态环境耦合协调发展已成为政府决策部门关注的重点问题。

城镇化与生态环境存在着极其复杂的交互耦合关系，城镇化通过人口增长、资源消耗和用地扩张对生态环境产生胁迫作用，而同时生态环境通过环境选择、人口分散、资金争夺和政策干预对城市发展产生约束［1］。二者耦合关系研究主要涉及地理学、社会学、生态学等相关领域，经历了起源、发展和多元化等不同阶段。早期Grossman和Krueger应用计量经济学等方法对不同国家面板数据进行实证分析，得出在城镇化推进过程中，生态环境质量与其呈现倒“U”型的演变特征，进一步证实了环境库兹涅茨曲线（EKC）的假设［2］。同时，许多学者对城镇化与水资源、土地资源、大气环境、能源、气候等生态环境子系统之间耦合关系展开了研究［3-5］。总体来看，国内外研究主要体现在以下几个方面：①从研究方法来看，主要运用耦合协调模型、灰色关联度模型、系统动力学模型、回归分析等方法，通过构建综合评价指标体系测度城镇化与生态环境协调发展水平，指标的选取多侧重于人口、经济、社会、生态等方面［6-7］，部分研究则更加侧重“以人为本”的发展理念来选取指标;②从研究尺度来看，涵盖了省、市、县级城市以及城市群［8-9］，多分布于沿海城市、长江流域、黄河流域等城镇化水平较高和经济发达地区［10-11］，对旧工业地区以及二三线城市城镇化与生态环境协调发展水平缺乏研究;③从协调发展的时空演化特征来看，多采用地理空间探索工具等空间计量方法，借助GIS技术，从区域整体及内部多城市角度对城镇化和生态环境耦合关系及时空格局演变特征进行研究［12-13］。

城市群地区是国家经济发展的核心区和新型城镇化的主体区，其健康协调发展主导着国家新型城镇化战略的成败。河北省作为京津冀一体化国家战略和雄安新区建设的主战场具有其特殊性，为推动京津冀协同发展，以疏解北京非首都功能为“牛鼻子”，在缩小与京津经济发展差距的同时，保持区域经济与生态建设协调健康发展就显得尤为重要。因此，笔者以河北省为研究对象，测度该区域各地级市城镇化与生态环境综合水平及二者耦合关系，结合GIS技术，探讨其时空格局演变特征，以期为河北省及其他地区协调发展提供参考依据，同时弥补当前城镇化与生态环境耦合效应在尺度、时空特征分析方面研究的不足。

1资料与方法

1.1指标体系构建城镇化与生态环境的耦合协调程度反映着区域可持续发展的状态，对推动区域高质量发展至关重要，如何从两者中筛选出合适的指标是分析城镇化与生态环境交互耦合的关键。该研究基于指标选取的科学性、全面性、客观性，数据可获得性以及现有研究成果［14-15］，筛选出代表性强、契合河北省实际情况与特点的指标，构建了以28个基础指标的评价指标体系（表1）。其中，城镇化包含人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化、空间城镇化，生态环境包含生态环境水平、生态环境压力、生态环境保护。

1.2研究方法

1.2.1综合评价模型。在对指标数据标准化处理与确定权重后，需要构建模型对城镇化和生态环境综合水平进行评价。综合评价模型采用线性加权法，城镇化综合指数f（x）和生态环境综合指数g（y）的公式如下：

1.2.2耦合协调度模型。

1.2.3空间自相关。空间自相关是地理空间数据分析中常用的方法，能够反映单元属性指标的空间相关性以及格局特征。该研究通过Open GeoDa软件计算全部单元内属性值在空间上的全局莫兰指数（Moran’s I）和局部莫兰指数，指数的大小将反映不同地级市耦合协调度在空间上的相关性以及集聚性特征。

1.3数据来源及处理该研究选取2008—2019年社会经济发展与生态环境数据，探讨河北省及11个地级市城镇化与生态环境的耦合协调关系时空演变特征。具体数据来源于《中国统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《河北经济年鉴》《河北省统计年鉴》及各地级市相关年份的统计年鉴与国民经济和社会发展统计公报等，由于少部分年份指标数据缺失，基于相邻年份数据进行插值获得，形成时间序列数据。考虑到各子系统不同量纲与属性的指标会对最终结果造成影响，利用极值法、熵值法对原始数据进行处理，计算指标权重。

2结果与分析

2.1河北省城镇化与生态环境综合水平时序分析从2008—2019年河北省城镇化综合水平时间变化趋势（图1）可以看出，近12年河北省城镇化综合指数呈逐年上升趋势，由2008年的0.156上升至2019年的0.747，各子系统年平均值表现为社会城镇化>空间城镇化>经济城镇化>人口城镇化。历经“十一五”和“十二五”规划后（2008—2015年），河北省城镇化水平迈上了一个新台阶，人口、经济、社会和空间城镇化均呈现上升趋势。2010年以前，全省对城镇化户籍制度进行改革，城镇人口规模不断扩大，城镇化水平加快，人口城镇化对城镇化综合水平贡献逐渐增大。“十二五”规划期间，全省统筹城乡发展，坚持以人为本，建立完善的公共服务体系，社会城镇化贡献开始逐渐上升，在2015年赶超人口城镇化。2015—2019年，进入全面建成小康社会的决胜阶段，河北省社会城镇化仍保持着最大贡献度，同时在京津冀协同发展的大背景下，优化空间布局，围绕城市定位，合理安排市政和公共设施，空间城镇化和经济城镇化获得了快速发展。

从2008—2019年河北省生态环境综合水平时间变化趋势（图2）可以看出，近12年河北省生态环境综合指数呈波动上升趋势，由2008年的0.352上升至2019年的0.664，2011、2014年经历了2次下降，生态环境综合水平总体增长速度缓慢。生态环境压力、生态环境保护均呈先降后升趋势，但生态环境水平有所下降，主要表现为人均水资源量和人均耕地面积下降。2010年以前，生态环境压力对生态环境综合水平贡献度最大，主要因为工业废水排放量、SO2排放量、烟粉尘排放量的上升对生态环境造成了巨大的压力，在城镇化进程中出现了一系列“城市病”现象。2010—2015年，生态环境保护贡献度呈现快速上升，2015年超过生态环境水平和生态环境压力的贡献度，表现为垃圾无害化处理率、污水处理率、固体废物综合利用率等处理水平的提高。2015—2019年，各子系统贡献比例保持着生态环境压力>生态环境保护>生态环境水平，这一期间河北省关闭大量重污染企业，鼓励环保企业的发展，生态环境得到了一定的保护。